（1）探究蝙蝠獨特適應性特征分子基礎及演化曆史：必威精装版app西汉姆联 周旭明研究員團隊利用新測序和組裝了17個蝙蝠和2個近緣物種的基因組探究蝙蝠獨特適應性特征分子基礎及演化曆史。通過比較基因組學研究，研究發現蝙蝠新獲得的某些DNA區域表現出增強子信號，能夠促進與線粒體能量代謝相關基因的高表達，而能量的高消耗正是飛行所必需的。同時，該研究還確定了蝙蝠總科和兔唇蝠總科的分類地位，並證明陽蝙蝠亞目長期存在爭議的係統關係主要是由不完全譜係分化引起的，而基因流動隻起到了次要作用。進一步的正選擇分析及細胞實驗發現，許多與抗病毒相關的正選擇基因同時具備抑製癌細胞遷移的功能，暗示蝙蝠在病毒耐受性與抗癌特性之間可能存在關聯性。這些遺傳機製的闡明不僅加深我們對蝙蝠的應性特征的全麵理解，還為其他動物的適應性特征的遺傳機製研究提供了新的研究思路。

相關成果以題為“Comparative genomics provides insights into adaptive evolution and demographics of bats”發表於Molecular Biology and Evolution（https://academic.oup.com/mbe/advance-article/doi/10.1093/molbev/msae208/7893330?searchresult=1）。必威精装版app西汉姆联 助理研究員劉高鳴、博士生潘琪、副研究員朱平芬以及華大基因郭欣雨為共同第一作者，必威精装版app西汉姆联 周旭明研究員為通訊作者。廣州大學餘文華教授、南京師範大學Inge Seim教授以及華大基因範廣益研究員參與此項研究工作。該研究工作得到科技部重點研發計劃（2021YFC2301300），國家自然科學基金（32070528和8205002），北京市自然科學基金傑出青年基金（JQ19022）以及中國科學院重點部署項目（KJZD-SW-L11）的支持。

（2）發展一種新的動物遺傳負荷指標：遺傳多樣性是生物多樣性保護的核心內容之一。周旭明團隊提出了一種新的統計指標（連鎖負荷指標：LD和nLD），用以評估群體基因組水平的連鎖不平衡。通過連鎖負荷指標，研究者能夠更為精確地衡量種群的遺傳結構和生存潛力，從而支持跨物種比較。該研究通過大量的模擬驗證，這個新指標可以有效體現不同演化作用的影響，它隨著重組率、協同上位程度、以及bottleneck大小的增大而單調變化；這個新指標降低了數據類型要求，不依賴於單倍型信息，並且在三種曆史模擬下，都與基於單倍型估計的經典指標保持了一致的規律；這個新指標還控製了不同頻率的突變的變動範圍，確保低頻突變的信號不至於被較高頻突變的信號覆蓋，因而表現出較好的穩定性和可比性。這一創新性的指標不僅有助於評估物種的絕滅風險，還可以為確定保護行動的優先級提供重要參考依據。

相關研究結果以題為“Genetic linkage disequilibrium of deleterious mutations in threatened mammals”發表在EMBO Reports（https://www.embopress.org/doi/epdf/10.1038/s44319-024-00307-2）。必威精装版app西汉姆联 博士研究生胡春燕和助理研究員劉高鳴為相關論文的共同第一作者，周旭明研究員為論文的通訊作者。這些研究得到科技部國家重點研發項目（2023YFC3304000）、國家自然科學基金（32270437）和必威精装版app西汉姆联 自主部署項目（2023IOZ0104）的資助。

（3）發現裸鼴鼠缺氧適應和腫瘤抑製中雙重作用因子：動物中一些特異性的表型固定與環境適應之間的關係尚不明確，例如壽命、腫瘤抗性、社會組織模式等表型對物種適合度的貢獻難以度量。從跨物種的角度，也就是進化的尺度下，來比較不同物種的相關物種的遺傳機製會帶來一個理論上的困境，即相關表型的分子變異是否受到自選選擇的作用。周旭明研究員團隊通過對長壽齧齒動物裸鼴鼠和小鼠的胚胎成纖維細胞應對缺氧時差異表達基因進行時空表達組學分析，發現組蛋白H1.2（由HIST1H1C編碼）在裸鼴鼠胚胎成纖維細胞（NEFs）和小鼠胚胎成纖維（MEFs）中為差異表達，且NEFs中較高的H1.2表達與其上遊抑製基因PARP1的較低表達相關。進一步機製探究表明H1.2可以直接與HIF-1α PAS結構域相互作用，從而通過與HIF-1β的二聚化來促進HIF-1α的表達。此外，研究發現過表達H1.2通過NRF2/P62信號通路觸發自噬並抑製癌細胞的遷移以及異種移植腫瘤的形成。最後，對H1.2敲入的轉基因小鼠進行低氧脅迫生存實驗發現其在低氧條件（4% O₂）下生存時間顯著延長且通過腫瘤移植實驗發現其可以延緩腫瘤的形成。

該研究結果表明H1.2與缺氧適應和腫瘤抑製的雙重現象之間存在潛在的機製聯係。相關結果對於物種的缺氧適應、腫瘤免疫具有重要作用，同時也為抗腫瘤藥物的開發提供新的靶點。同時相關結果提示動物抗腫瘤特性可能不受自然選擇的直接作用，而可能是由於這些動物在調整相關通路以應對不同生境過程中所產生的“搭便車效應”產生，並得以長期維持。相關研究成果以題為 “Comparative time-series multi-omics analyses suggest H1.2 involvement in anoxic adaptation and cancer resistance”的研究論文發表在在PLOSBIOLOGY（https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3002778#abstract0）。必威精装版app西汉姆联 博士研究生（現山西大學教師）杜娟、劉偉強和助理研究員李萌為共同第一作者，周旭明研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金原創探索專項、北京市自然科學基金傑出青年和必威精装版app西汉姆联 自主部署項目的資助。

（4）揭示脊索動物神經係統的雙端起源軌跡：脊椎動物擁有複雜的神經係統，目前，人們對脊椎動物神經細胞類型的演化以及無脊椎動物和脊椎動物之間中樞神經係統（CNS）發育的差異仍然了解甚少。中國科學院動物所周旭明研究員、廈門大學生命科學學院李光教授、和牛津大學生物係Sebastian Shimeld教授團隊通過構建文昌魚七個胚胎發育階段的單細胞譜係，成功識別了一組神經垂體樣神經元和下丘腦樣神經元，推演了整個文昌魚胚胎發育的細胞命運軌跡。研究人員利用CRISPR/Cas9、TALEN等基因編輯手段，針對性敲除了細胞命運軌跡預測出的不同轉錄因子基因，論證了利用生物信息學手段推算出的文昌魚前、後端神經係統發育軌跡，為揭示脊椎動物神經係統的演化過程提供了清晰而直接的證據。該研究首先分析了小鼠、斑馬魚、海鞘、海膽和海葵等物種的胚胎單細胞數據，探究了脊椎動物神經係統的三種發育起源模式。然後重點比對了文昌魚-斑馬魚細胞簇的相似性，其中SAMap算法將文昌魚中樞神經係統前端祖細胞映射到斑馬魚中樞神經係統前端祖細胞，並且預測的後部祖細胞在物種之間對齊。為了進一步探究推演的中樞神經發育軌跡，團隊利用CRISPR/Cas9基因敲除技術針對性敲除了文昌魚細胞分化和中樞神經係統發育至關重要的幾個轉錄因子基因。此外，研究人員在文昌魚尾芽中發現了一組 NMP 細胞，它們共同表達脊椎動物 NMP 標記 SoxB1c 和 Bra2，並且研究人員觀察到在 Brachyury 雙敲除胚胎中，神經基因表達從後神經和神經中胚層細胞簇“溢出”到一般尾芽簇，支持 Brachyury 轉錄因子可能介導抑製文昌魚神經基因表達，與 Brachyury 抑製脊椎動物神經標記基因表達的功能一致。

相關研究結果以題為“Evolutionary origin of the chordate nervous system revealed by amphioxus developmental trajectories”發表在Nature Ecology & Evolution（https://www.nature.com/articles/s41559-024-02469-7）。必威精装版app西汉姆联 周旭明研究員、廈門大學生命科學學院李光教授和牛津大學生物係Sebastian Shimeld教授為論文共同通訊作者。必威精装版app西汉姆联 博士後戴漪晨為該文第一作者。該研究得到國家自然科學基金、中國博士後管理委員會博士後引進項目、必威精装版app西汉姆联 秉誌博士後計劃等經費支持。

圖1 蝙蝠的係統發育和分化時間

圖2：新指標在相關物種遺傳數據中的測試

圖3 H1.2在缺氧適應和腫瘤抑製中的雙重功能示意圖

圖4 文昌魚神經胚階段神經細胞類型的所有細胞簇